CN102686949B - 燃烧器与涡轮部的连通结构及燃气轮机 - Google Patents

燃烧器与涡轮部的连通结构及燃气轮机 Download PDF

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Abstract

一种燃烧器(3)与涡轮部(4)的连通结构，燃烧器(3)在筒体(33)的内部产生燃烧气体，涡轮部(4)使燃烧气体依次通过由涡轮静叶片(4SV)及涡轮动叶片所构成的涡轮级，由此产生旋转驱动力，其中，涡轮静叶片(4SV)中的最接近燃烧器(3)的涡轮一级静叶片(4SV)的至少一部分配置在相邻的一筒体(33)及另一筒体(33)中的侧壁(34)的下游，并且从配置在侧壁(34)的下游的涡轮一级静叶片(4SV)的前缘到侧壁(34)中的涡轮部(4)侧的端部的距离为从一筒体(33)的侧壁(34)的内表面到另一筒体(33)的侧壁(34)的内表面的间隔以下。

Description

燃烧器与涡轮部的连通结构及燃气轮机
技术领域
本发明涉及燃烧器与涡轮部的连通结构及燃气轮机。
背景技术
通常，燃气轮机以压缩机、燃烧器及涡轮部为主要的结构要素，通过旋转轴将压缩机与涡轮连结，在压缩机与涡轮部之间配置有燃烧器。
在上述的燃气轮机中，作为工作流体的空气由通过旋转轴进行旋转驱动的压缩机吸入而被压缩，压缩后的空气被导入燃烧器。在燃烧器中，使燃料与压缩空气混合，并使混合气燃烧，由此产生高温高压的燃烧气体。燃烧气体从燃烧器向涡轮部喷出，驱动涡轮部旋转。
具体而言，从燃烧器喷出的包含燃烧气体的高温的工作流体通过涡轮部的涡轮一级静叶片之间，之后，流入涡轮一级动叶片。在涡轮一级动叶片中，工作流体所具有的能量的一部分被转换成旋转能量，作为旋转驱动力向旋转轴传递。
通常，燃烧器的尾筒的后端与位于涡轮部的最上游的涡轮一级静叶片的前缘隔开间隔配置。因此，从燃烧器朝向涡轮部流动的高温的工作流体的一部分流入到尾筒的后端与涡轮一级静叶片的前缘之间的间隙，存在会产生该流动引起的损失这样的问题。
另外，通过流入到该间隙的高温的工作流体，存在涡轮一级静叶片的前缘被加热而需要多量的冷却流体这样的问题。
作为解决上述问题的技术，提出了一种使涡轮一级静叶片接近燃烧器的方法(例如，参照专利文献1)。
在专利文献1所记载的技术中，通过燃烧器的后端将涡轮一级静叶片的前缘包入，并且经由形成于前缘的狭缝从尾筒供给对涡轮一级静叶片进行冷却的冷却流体。由此，高温的工作流体不会与涡轮一级静叶片的前缘发生碰撞，而不需要使用在该前缘的冷却中的冷却流体。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本实开昭61-6606号公报
然而，在上述的专利文献1所记载的技术中，记载了将燃烧器与涡轮一级静叶片一体化的情况，不过，并未公开高温的工作流体在内部流动的燃烧器的内壁的形状。
因此，沿着燃烧器的内壁流动的高温的工作流体在内壁与涡轮一级静叶片的连接部分处有时存在流动紊乱的情况。存在该工作流体的流动的紊乱会影响燃气轮机的效率这样的问题。
另一方面，如上述那样，当内壁与涡轮一级静叶片的连接部分处的工作流体的流动紊乱时，涡轮一级静叶片的周围中的工作流体的流动出现紊乱。因此，难以从燃烧器与涡轮一级静叶片之间供给冷却流体而在涡轮一级静叶片的表面形成薄膜状的冷却流体层，从而存在涡轮一级静叶片的冷却困难这样的问题。
发明内容
本发明为了解决上述的课题而作出，其目的在于提供一种抑制损失的发生，且能够实现涡轮叶片的冷却使用的冷却流体的流量削减的燃烧器与涡轮部的连通结构、及燃气轮机。
为了实现上述目的，本发明提供以下的方法。
本发明的第一形态的燃烧器与涡轮部的连通结构中，该燃烧器在绕旋转轴而相邻配置的多个筒体的内部，使从压缩机供给的压缩空气与从燃料喷嘴供给的燃料混合并燃烧，由此产生燃烧气体，该涡轮部使所述燃烧气体依次通过由绕所述旋转轴配置的多个涡轮静叶片及涡轮动叶片所构成的涡轮级，由此产生旋转驱动力，其中，所述涡轮静叶片中的最接近所述燃烧器的涡轮一级静叶片的至少一部分配置在相邻的一筒体及另一筒体中的侧壁的下游，并且，从配置在所述侧壁的下游的涡轮一级静叶片的前缘到所述侧壁中的涡轮部侧的端部的距离为从所述一筒体的侧壁中的内表面到所述另一筒体的侧壁中的内表面的间隔以下。
根据本发明的第一形态的燃烧器与涡轮部的连通结构，将位于侧壁的下游的涡轮一级静叶片接近侧壁中的涡轮部侧的端部进行配置，由此抑制燃烧气体流入到侧壁与涡轮一级静叶片之间。因此，能抑制向侧壁与涡轮一级静叶片之间的燃烧气体流入引起的损失的发生。
而且，将涡轮一级静叶片接近侧壁的下游进行配置，由此，该涡轮一级静叶片的前缘配置在侧壁的比较冷的后流(尾流)内，高温的燃烧气体难以与该涡轮一级静叶片的前缘直接碰撞。因此，对该涡轮一级静叶片的前缘进行冷却的必要性下降，冷却所需的冷却流体的流量减少。
在本发明的第一形态的燃烧器与涡轮部的连通结构中，优选的是，所述侧壁的内表面为与配置在所述侧壁的下游的涡轮一级静叶片的外表面平滑相连的形状。
根据该结构，在筒体的内部产生的燃烧气体沿着侧壁的内表面流动，之后，沿着平滑相连的涡轮一级静叶片的外表面流动。因此，与在侧壁的内表面与涡轮一级静叶片的外表面之间形成高低差等而不连续的情况相比，燃烧气体的流动不易发生紊乱，能抑制损失的发生。
而且，涡轮一级静叶片的外表面的燃烧气体的流动不易紊乱，因此例如在使冷却流体呈薄膜状地流向涡轮一级静叶片的外表面而对涡轮一级静叶片进行冷却的方法中，能抑制涡轮一级静叶片的冷却效率的下降。
另一方面，能抑制从燃烧气体向涡轮一级静叶片的外表面的热传递率的上升。
而且，最容易成为高温的涡轮一级静叶片的前缘由侧壁进行保护(配置在侧壁的尾流内)，因此不会暴露在高温的燃烧气体下，从而能够减少涡轮一级静叶片的冷却所需的冷却流体的流量。
在本发明的第一形态的燃烧器与涡轮部的连通结构中，优选的是，与配置在所述侧壁的下游以外的涡轮一级静叶片相比，在配置在所述侧壁的下游的涡轮一级静叶片中，使所述涡轮一级静叶片的冷却中使用的冷却流体向所述涡轮一级静叶片的周围流出的冷却孔的个数少。
根据该结构，配置在侧壁的下游的涡轮一级静叶片与配置在除此之外的涡轮一级静叶片相比，燃烧气体不易与前缘发生碰撞。因此，与配置在侧壁的下游以外的涡轮一级静叶片相比，配置在侧壁的下游的涡轮一级静叶片能够减少使冷却流体向涡轮一级静叶片的周围流出而使冷却流体沿着外表面呈薄膜状流动的冷却孔或喷头冷却孔的个数。换言之，与配置在侧壁的下游以外的涡轮一级静叶片相比，配置在侧壁的下游的涡轮一级静叶片能够实现冷却使用的冷却空气的流量削减。
在本发明的第一形态的燃烧器与涡轮部的连通结构中，优选的是，在所述一筒体中的侧壁与所述另一筒体中的侧壁之间的间隙流动有对所述侧壁进行冷却的冷却流体，对所述侧壁进行了冷却后的冷却流体从所述侧壁的下游侧的端部沿着配置在所述侧壁的下游的涡轮一级静叶片的周围流动。
根据该结构，在侧壁之间流动而冷却了侧壁之后的冷却流体从形成在侧壁的下游侧的端部与涡轮一级静叶片之间的槽孔状的间隙即流出流路，沿着涡轮一级静叶片的周围呈薄膜状流动，由此，能够利用该冷却流体有效地冷却配置在侧壁的下游的涡轮一级静叶片。因此，能够减少向配置在侧壁的下游的涡轮一级静叶片供给且对该涡轮一级静叶片进行冷却的冷却流体的流量。
在本发明的第一形态的燃烧器与涡轮部的连通结构中，优选的是，所述侧壁中的下游侧的端部向所述涡轮一级静叶片使所述燃烧气体偏转的方向偏转。
根据该结构，通过侧壁中的下游侧的端部及涡轮一级静叶片，能够使燃烧气体的流动偏转。
而且，由于利用侧壁及涡轮一级静叶片来使燃烧气体的流动偏转，因此能够减小燃烧器与涡轮部的连通结构在旋转轴的轴线方向上的尺寸。另一方面，在能够增大侧壁产生的偏转的情况下，能够减小涡轮一级静叶片产生的偏转，因此能够进一步减小在轴线方向上的尺寸。
在本发明的第一形态的燃烧器与涡轮部的连通结构中，优选的是，所述侧壁中的偏转的部分在剖视下，与配置在所述侧壁的下游的涡轮一级静叶片一起形成叶片形状。
根据该结构，侧壁中的偏转的部分的截面是与涡轮一级静叶片一起构成叶片形状的形状，与不构成叶片形状的情况相比，能够有效地使燃烧气体的流动偏转。
本发明的第二形态的燃气轮机设有：对空气进行压缩的压缩机；使从该压缩机供给的压缩空气与从燃料喷嘴供给的燃料混合并燃烧，而产生燃烧气体的燃烧器；将所述燃烧气体所具有的能量的一部分转换成旋转驱动力的涡轮部；将所述旋转驱动力从所述涡轮部向所述压缩机传递的旋转轴，其中，具有上述本发明的燃烧器与涡轮部的连通结构。
根据本发明的第二形态的燃气轮机，由于具有上述本发明的燃烧器与涡轮部的连通结构，因此能够抑制损失的发生，并且能够实现涡轮叶片的冷却使用的冷却流体的流量削减，因此能够提高燃气轮机整体的效率。
【发明效果】
根据本发明的燃烧器与涡轮部的连通结构、及燃气轮机，将位于侧壁的下游的涡轮一级静叶片接近侧壁中的涡轮部侧的端部进行配置，由此能够起到如下的效果：抑制燃气轮机中的损失的发生，并且能够实现涡轮叶片的冷却使用的冷却流体的流量削减。
附图说明
图1是说明本发明的第一实施方式的燃气轮机的结构的示意图。
图2是说明图1的压缩机、涡轮部及燃烧器的结构的示意图。
图3是说明图1的燃烧器与涡轮部的连通结构的局部放大图。
图4是说明本发明的第二实施方式的燃气轮机中的燃烧器与涡轮部的连通结构的局部放大图。
图5是说明图4的侧壁和涡轮一级静叶片的结构的放大图。
图6是说明本发明的第三实施方式的燃气轮机中的燃烧器与涡轮部的连通结构的局部放大图。
图7是说明本发明的第四实施方式的燃气轮机中的燃烧器与涡轮部的连通结构的局部放大图。
图8是说明本发明的第五实施方式的燃气轮机中的燃烧器与涡轮部的连通结构的局部放大图。
图9是说明本发明的第六实施方式的燃气轮机中的燃烧器与涡轮部的连通结构的局部放大图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
以下，参照图1至图3，说明本发明的第一实施方式。
图1是说明本实施方式的燃气轮机的结构的示意图。
在本实施方式中，如图1所示，将本发明的燃气轮机1适用于对发电机G进行驱动的设备进行说明，不过，由燃气轮机1驱动的对象并未限定于发电机G，也可以是其他的设备，没有特别限定。
如图1所示，在燃气轮机1主要设有压缩机2、燃烧器3、涡轮部4、旋转轴5。
压缩机2将外部的空气即大气吸入并压缩，并将压缩后的空气向燃烧器3供给。
在压缩机2设有对流入压缩机2的大气的流量进行调节的入口引导叶片(未图示)、对流入的大气进行压缩的一级动叶片(未图示)及一级静叶片(未图示)等。
图2是说明图1的压缩机、涡轮部及燃烧器的结构的示意图。
如图1及图2所示，燃烧器3是罐型的燃烧器，使由压缩机2压缩后的空气及从外部供给的燃料混合，并使混合后的混合气燃烧，由此生成高温的燃烧气体。
如图2所示，在燃烧器3主要设有空气入口31、燃料喷嘴32、尾筒(筒体)33。
如图2所示，空气入口31将压缩机2压缩后的空气导入到尾筒33的内部，且呈环状地配置在燃料喷嘴32的周围。而且，空气入口31对流入到尾筒33的内部的空气施加回旋方向的流速分量，并且在尾筒33的内部形成循环流。
需要说明的是，作为空气入口31，可以使用公知的形状，并未特别限定。
如图2所示，燃料喷嘴32将从外部供给的燃料朝向尾筒33的内部喷雾。从燃料喷嘴32喷出的燃料受到由空气入口31形成的空气的流动等的搅拌，而成为燃料与空气的混合气。
需要说明的是，作为燃料喷嘴32，可以使用公知的形状，并未特别限定。
如图2所示，尾筒33是筒状的构件，形成从空气入口31及燃料喷嘴32朝向涡轮部4的流入部延伸的流路。换言之，燃料与空气的混合气、或因该混合气的燃烧而生成的燃烧气体在尾筒33的内部流动。
尾筒33中的燃料喷嘴32附近的截面形状为大致圆形，涡轮部4附近的截面形状为大致矩形。因此，尾筒33的截面形状从燃料喷嘴32朝向涡轮部4，从大致圆形连续地变化成大致矩形。
如图1及图2所示，涡轮部4接受由燃烧器3生成的高温气体的供给而产生旋转驱动力，并将产生的旋转驱动力向旋转轴5传递。
图3是说明图1的燃烧器与涡轮部的连通结构的局部放大图。
如图2及图3所示，在涡轮部4设有涡轮一级静叶片(涡轮静叶片)4SV和涡轮一级动叶片(涡轮动叶片)4RB。
涡轮一级静叶片4SV是与涡轮一级动叶片4RB一起构成涡轮级的构件，并与涡轮一级动叶片4RB一起借助向涡轮部4流入的高温气体而产生旋转驱动力。
涡轮一级静叶片4SV是在燃烧气体流的与尾筒33的下游侧端部(图3的下侧端部)对置的位置上，绕旋转轴5等间隔地配置，且沿着径向(与图3的纸面垂直的方向)延伸配置的多个叶片。而且，涡轮一级静叶片4SV使从燃烧器3流入涡轮一级静叶片4SV列的燃烧气体向周向(图3的左右方向)偏转。
在本实施方式中，涡轮一级静叶片4SV的个数为燃烧器3的个数的整数倍，如图3所示，涡轮一级静叶片4SV的至少一部分配置在燃烧器3中的尾筒33的侧壁34的下游。而且，以距离L成为厚度T以下的方式配置涡轮一级静叶片4SV，该距离L是从涡轮一级静叶片4SV的前缘LE到侧壁34中的涡轮部4侧的端部的距离，该厚度T是彼此相邻的一尾筒33的侧壁34、另一尾筒33的侧壁34、以及两侧壁34、34之间的间隙相加的厚度，换言之，该厚度T是从彼此相邻的一尾筒33的侧壁34的内表面到另一尾筒33的侧壁34的内表面的间隔(以下，标记为“与侧壁34相关的厚度T”)。
此外，在涡轮一级静叶片4SV设有腔室41且设有多个冷却孔42，该腔室41供给冷却空气(冷却流体)，来保护涡轮一级静叶片4SV免于受到在周围流动的高温气体的热量，该多个冷却孔42使冷却空气从腔室41向涡轮一级静叶片4SV的周围流出而进行薄膜冷却。
冷却孔42在热负载高的涡轮一级静叶片4SV的前缘LE配置多个，该前缘LE成为喷头状。
在配置于侧壁34下游的涡轮一级静叶片4SV与除此之外的涡轮一级静叶片4SV之间，当比较前缘LE的冷却孔42的个数时，在配置于侧壁34下游的涡轮一级静叶片4SV的前缘LE上形成的冷却孔42的个数少。
涡轮一级动叶片4RB是与涡轮一级静叶片4SV一起构成涡轮级的构件，并基于因涡轮一级静叶片4SV而偏转的燃烧气体来产生旋转驱动力。
涡轮一级动叶片4RB是在燃烧气体的流动中的涡轮一级静叶片4SV的下游侧的位置(图2的右侧的位置)上，绕旋转轴等间隔地配置，且沿着径向(图2的上下方向)延伸配置的多个叶片。而且，涡轮一级动叶片4RB接受因涡轮一级静叶片4SV而偏转的燃烧气体，受到驱动而绕旋转轴5旋转。
而且，向涡轮一级动叶片4RB供给冷却空气，来保护涡轮一级动叶片4RB免于受到在周围流动的燃烧气体的热量。
需要说明的是，在涡轮部4，既可以如上述那样仅设置涡轮一级静叶片4SV及涡轮一级动叶片4RB，也可以还设置涡轮二级静叶片及涡轮二级动叶片、或涡轮三级静叶片及涡轮三级动叶片等，并未特别限定。
接下来，说明上述结构的燃气轮机1的通常的运转、及本实施方式的特征即从燃烧器3的出口到涡轮一级静叶片4SV为止的燃烧气体的流动。
如图1所示，燃气轮机1通过驱动压缩机2旋转而吸入大气(空气)。吸入的大气由压缩机2压缩，并朝向燃烧器3送出。
流入到燃烧器3的压缩后的空气在燃烧器3中与从外部供给的燃料混合。空气及燃料的混合气在燃烧器3中燃烧，生成燃烧气体。
在燃烧器3中生成的燃烧气体从燃烧器3向下游的涡轮部4供给。
如图3所示，燃烧气体从燃烧器3的尾筒33流出，向涡轮部4的涡轮一级静叶片4SV的叶片列流入。
此时，由于涡轮一级静叶片4SV接近尾筒33配置，因此燃烧气体难以流入到在尾筒33的侧壁34的下游配置的涡轮一级静叶片4SV与尾筒33之间，因而该流动产生的损失不易发生。
此外，由于在侧壁34的下游配置的涡轮一级静叶片4SV的前缘LE位于侧壁34的后流(尾流)中，因此燃烧气体难以与该前缘LE直接碰撞。
向涡轮一级静叶片4SV的叶片列流入的燃烧气体的流动的方向朝着以旋转轴5为中心的周向(图3的左方向)偏转，如图2所示，向涡轮一级动叶片4RB的叶片列流入。
涡轮一级动叶片4RB由偏转的燃烧气体驱动而旋转。如此，在涡轮部4产生的旋转驱动力向旋转轴5传递。旋转轴5将在涡轮部4抽出的旋转驱动力向压缩机2及发电机G传递。
根据上述结构，位于侧壁34下游的涡轮一级静叶片4SV接近侧壁34中的涡轮部4侧的端部进行配置，由此能抑制燃烧气体流入侧壁34与涡轮一级静叶片4SV之间的情况。因此，能够抑制向侧壁34与涡轮一级静叶片4SV之间的燃烧气体流入引起的损失的发生。
此外，涡轮一级静叶片4SV接近侧壁34的下游进行配置，由此，该涡轮一级静叶片4SV的前缘LE配置在侧壁34的比较冷的后流(尾流)内，高温的燃烧气体难以与该涡轮一级静叶片4SV的前缘LE直接碰撞。因此，对该涡轮一级静叶片4SV的前缘LE进行冷却的必要性下降，从而能够实现冷却所需的冷却空气的流量削减。
在侧壁34的下游配置的涡轮一级静叶片4SV与除此之外配置的涡轮一级静叶片4SV相比，燃烧气体更难与前缘LE碰撞。因此，与配置在侧壁34的下游以外的涡轮一级静叶片4SV相比，配置在侧壁34下游的涡轮一级静叶片4SV能够减少使冷却空气向涡轮一级静叶片4SV的周围流出而使冷却空气沿着外表面呈薄膜状流动的冷却孔42的个数。换言之，与配置在侧壁34的下游以外的涡轮一级静叶片4SV相比，配置在侧壁34的下游的涡轮一级静叶片4SV能够实现冷却使用的冷却空气的流量削减。
〔第二实施方式〕
接下来，参照图4及图5，说明本发明的第二实施方式。
本实施方式的燃气轮机的基本结构与第一实施方式相同，不过，燃烧器与涡轮部的连通结构不同于第一实施方式。由此，在本实施方式中，使用图4及图5仅说明燃烧器与涡轮部的连通结构，省略其他的结构要素等的说明。
图4是说明本实施方式的燃气轮机中的燃烧器与涡轮部的连通结构的局部放大图。
需要说明的是，对与第一实施方式相同的结构要素标注相同符号而省略其说明。
如图4所示，本实施方式的燃气轮机101的燃烧器103中，尾筒(筒体)133的侧壁134中的涡轮部104侧的端部(图4的下侧的端部)的形状与第一实施方式不同。
具体而言，如图4所示，在相邻的燃烧器103的尾筒133之间设有冷却流路145，该冷却流路145沿着燃烧气体流动的方向(图4的上下方向)延伸，且供冷却空气等冷却流体(例如，由压缩机2压缩后的压缩空气)流动。
冷却流路145的涡轮部104侧的端部向尾筒133的侧壁134中的涡轮部104侧的端部(图4的下侧的端部)敞开。
图5是说明图4的侧壁和涡轮一级静叶片的结构的放大图。
此外，在侧壁134中的下游侧的端部，如图4及图5所示，侧壁134的内表面形成为与和侧壁134相邻的涡轮一级静叶片104SV的外表面平滑相连的形状。换言之，侧壁134以朝向涡轮一级静叶片104SV而侧壁134的宽度变宽的方式形成。
另一方面，如图4所示，在本实施方式的燃气轮机101中的涡轮部104设有涡轮一级静叶片4SV和涡轮一级静叶片(涡轮静叶片)104SV。
涡轮一级静叶片4SV及涡轮一级静叶片104SV是与涡轮一级动叶片4RB一起构成涡轮级的构件，并与涡轮一级动叶片4RB一起借助向涡轮部104流入的燃烧气体而产生旋转驱动力。此外，涡轮一级静叶片4SV及涡轮一级静叶片104SV是在绕旋转轴5的同一圆周上等间隔地排列配置，且沿着径向(与图4的纸面垂直的方向)延伸配置的多个叶片。
如图4所示，涡轮一级静叶片4SV是配置在侧壁134之间的涡轮静叶片，换言之，是配置在涡轮一级静叶片104SV之间的涡轮静叶片。
涡轮一级静叶片104SV是配置在燃烧气体流的与尾筒133的下游侧端部(图4的下侧端部)对置的位置上的涡轮静叶片，换言之，是在涡轮一级静叶片4SV之间配置的涡轮静叶片。
涡轮一级静叶片104SV不同于涡轮一级静叶片4SV，在内部未形成供给冷却空气的腔室41和使冷却空气从腔室41向涡轮一级静叶片104SV的周围流出的冷却孔42。
另一方面，如图4及图5所示，在涡轮一级静叶片104SV与侧壁134之间设有流出流路146，该流出流路146与侧壁134的冷却流路145连通，且使在冷却流路145中流动之后的冷却空气沿着涡轮一级静叶片104SV的周围呈薄膜状流出。
流出流路146是从冷却流路145朝向侧壁134的外侧，向燃烧气体流的下游方向(图5的右方向)延伸的细长的槽孔。
接下来，说明本实施方式的特征即从燃烧器103的出口到涡轮一级静叶片4SV及涡轮一级静叶片104SV为止的燃烧气体的流动。
需要说明的是，关于燃气轮机101的通常的运转，与第一实施方式相同，因此省略其说明。
如图4及图5所示，燃烧气体从燃烧器103的尾筒133流出，向涡轮部104的涡轮一级静叶片4SV及涡轮一级静叶片104SV的叶片列流入。
具体而言，沿着尾筒133中的侧壁134的内表面流动的燃烧气体从侧壁134的内表面沿着涡轮一级静叶片104SV的外表面流动而偏转。
与此同时，在冷却流路145中流动而将尾筒133冷却后的冷却空气经由流出流路146，沿着涡轮一级静叶片104SV的外表面流出。冷却空气沿着涡轮一级静叶片104SV的外表面呈薄膜状流动，对涡轮一级静叶片104SV进行冷却。
另一方面，在尾筒133的中央流动的燃烧气体与第一实施方式同样地，与涡轮一级静叶片4SV碰撞，沿着涡轮一级静叶片4SV的表面流动而偏转。
根据上述的结构，在尾筒133的内部产生的燃烧气体沿着侧壁134的内表面流动，之后，沿着平滑相连的涡轮一级静叶片104SV的外表面流动。因此，与在侧壁134的内表面与涡轮一级静叶片104SV的外表面之间形成有高低差等而不连续的情况相比，燃烧气体的流动不易紊乱，能抑制损失的发生。
此外，涡轮一级静叶片104SV的外表面中的燃烧气体的流动不易紊乱，因此在从流出流路146流出的冷却空气向涡轮一级静叶片104SV的外表面呈薄膜状流动而对涡轮一级静叶片104SV进行冷却的方法中，能够抑制涡轮一级静叶片104SV的冷却效率的下降。
将侧壁134冷却后的冷却空气沿着涡轮一级静叶片104SV的外表面流动，由此，能够利用该冷却空气对配置在侧壁134的下游的涡轮一级静叶片104SV进行冷却。因此，能够减少为了冷却涡轮一级静叶片104SV而向涡轮一级静叶片104SV供给的冷却空气的流量。
〔第三实施方式〕
接下来，参照图6，说明本发明的第三实施方式。
本实施方式的燃气轮机的基本结构与第一实施方式相同，但燃烧器与涡轮部的连通结构不同于第一实施方式。因此，在本实施方式中，使用图6仅说明燃烧器与涡轮部的连通结构，而省略其他的结构要素等的说明。
图6是说明本实施方式的燃气轮机中的燃烧器与涡轮部的连通结构的局部放大图。
需要说明的是，对与第一实施方式相同的结构要素，标注相同符号而省略其说明。
如图6所示，本实施方式的燃气轮机201的燃烧器203中，尾筒(筒体)233的侧壁234中的涡轮部204侧的端部(图6的下侧的端部)的形状与第一实施方式不同。
具体而言，如图6所示，在燃烧器203中的尾筒233的侧壁234设有偏转部235，该偏转部235朝向涡轮一级静叶片4SV使燃烧气体流偏转的方向(图6的左方向)偏转。
偏转部235是侧壁234中的涡轮部204侧的端部，是与涡轮一级静叶片204SV相邻的部分。而且，偏转部235是使侧壁234直接偏转的部分，因此偏转部235的厚度方向的尺寸与偏转部235以外的侧壁234的厚度方向的尺寸相同。
如图6所示，在尾筒233及侧壁234设有冷却流路145，该冷却流路145沿着燃烧气体流动的方向(图6的上下方向)延伸，且内部供冷却空气等冷却流体流动。冷却流路145还在侧壁234的偏转部235的内部沿着偏转部235延伸。
冷却流路145的涡轮部204侧的端部向侧壁234的偏转部235中的涡轮部204侧的端部(图6的下侧的端部)敞开。
另一方面，如图6所示，在本实施方式的燃气轮机201的涡轮部204设有涡轮一级静叶片4SV和涡轮一级静叶片(涡轮静叶片)204SV。
涡轮一级静叶片4SV及涡轮一级静叶片204SV是与涡轮一级动叶片4RB一起构成涡轮级的构件，并与涡轮一级动叶片4RB一起借助向涡轮部204流入的燃烧气体而产生旋转驱动力。此外，涡轮一级静叶片4SV及涡轮一级静叶片204SV是在绕旋转轴5的同一圆周上等间隔地排列配置，且沿着径向(与图6的纸面垂直的方向)延伸配置的多个叶片。
如图6所示，涡轮一级静叶片4SV是配置在侧壁234与偏转部235之间的涡轮静叶片，换言之，是配置在涡轮一级静叶片204SV之间的涡轮静叶片。
涡轮一级静叶片204SV是配置在燃烧气体流的与偏转部235的下游侧端部(图6的下侧端部)对置的位置上的涡轮静叶片，换言之，是在涡轮一级静叶片4SV之间配置的涡轮静叶片。
涡轮一级静叶片204SV与涡轮一级静叶片4SV相比，截面积形成得小，涡轮一级静叶片204SV的厚度方向的尺寸在最大之处与偏转部235的厚度方向的尺寸相同。
涡轮一级静叶片204SV不同于涡轮一级静叶片4SV，在内部未形成供给冷却空气的腔室41和使冷却空气从腔室41向涡轮一级静叶片204SV的周围流出的冷却孔42。
另一方面，如图6所示，在涡轮一级静叶片204SV与偏转部235之间设有流出流路146，该流出流路146与偏转部235的冷却流路145连通，且使在冷却流路145中流动之后的冷却空气向涡轮一级静叶片204SV的周围流出。
流出流路146是从冷却流路145朝向偏转部235的外侧，向燃烧气体流的下游方向(图6的左下方向)延伸的贯通孔。
接下来，说明本实施方式的特征即从燃烧器203的出口到涡轮一级静叶片4SV及涡轮一级静叶片204SV为止的燃烧气体的流动。
需要说明的是，关于燃气轮机201的通常的运转，与第一实施方式相同，因此省略其说明。
如图6所示，燃烧气体从燃烧器203的尾筒233流出，向涡轮部204的涡轮一级静叶片4SV及涡轮一级静叶片204SV的叶片列流入。
具体而言，沿着尾筒233中的侧壁234的内表面流动的燃烧气体沿着侧壁234的偏转部235的内表面及涡轮一级静叶片204SV的外表面流动而偏转。
与此同时，在冷却流路145中流动而将尾筒233及偏转部235冷却后的冷却空气经由流出流路146，沿着涡轮一级静叶片204SV的外表面流出。冷却空气沿着涡轮一级静叶片204SV的外表面呈薄膜状流动，对涡轮一级静叶片204SV进行冷却。
另一方面，在尾筒233的内部流动的燃烧气体与第一实施方式同样地，与涡轮一级静叶片4SV碰撞，沿着涡轮一级静叶片4SV的表面流动而偏转。
根据上述的结构，通过侧壁234的下游侧的端部即偏转部235、及涡轮一级静叶片204SV，能够使燃烧气体的流动偏转。
而且，由于通过偏转部235及涡轮一级静叶片204SV使燃烧气体的流动偏转，因此能够减小燃烧器203与涡轮部204的连通结构在旋转轴5的轴线方向(图6的上下方向)上的尺寸。
在能够进一步增大侧壁234产生的偏转时，可以减小涡轮一级静叶片204SV产生的偏转，因此能够进一步减少在旋转轴5的轴线方向上的尺寸。
〔第四实施方式〕
接下来，参照图7，说明本发明的第四实施方式。
本实施方式的燃气轮机的基本结构与第一实施方式相同，但燃烧器与涡轮部的连通结构不同于第一实施方式。因此，在本实施方式中，使用图7仅说明燃烧器与涡轮部的连通结构，而省略其他的结构要素等的说明。
图7是说明本实施方式的燃气轮机中的燃烧器与涡轮部的连通结构的局部放大图。
需要说明的是，对与第一实施方式相同的结构要素，标注相同符号而省略其说明。
如图7所示，本实施方式的燃气轮机301的涡轮部304中，涡轮一级静叶片(涡轮静叶片)304SV的形状及配置与第一实施方式不同。
涡轮一级静叶片304SV是与涡轮一级动叶片4RB一起构成涡轮级的构件，并与涡轮一级动叶片4RB一起借助向涡轮部304流入的燃烧气体而产生旋转驱动力。此外，涡轮一级静叶片304SV是在绕旋转轴5的同一圆周上等间隔地排列配置，且沿着径向(与图7的纸面垂直的方向)延伸配置的多个叶片。
涡轮一级静叶片304SV配置在燃烧气体流中的与尾筒333的侧壁334的下游侧端部(图7的下侧端部)对置的位置。即，涡轮一级静叶片304SV设置与燃烧器303相同的个数。
涡轮一级静叶片304SV与第一实施方式等中的涡轮一级静叶片4SV相比，为相似形，且截面积形成得大。
具体而言，涡轮一级静叶片304SV的前缘LE配置在距侧壁334的下游侧的端部为关于侧壁334的厚度T以下的位置，且涡轮一级静叶片304SV中的后缘TE配置在与以往的涡轮一级静叶片的后缘TE相同的位置。
接下来，说明本实施方式的特征即从燃烧器303的出口到涡轮一级静叶片304SV为止的燃烧气体的流动。
需要说明的是，关于燃气轮机301的通常的运转，与第一实施方式相同，因此省略其说明。
如图7所示，燃烧气体从燃烧器303的尾筒333流出，向涡轮部304的涡轮一级静叶片304SV的叶片列流入。
具体而言，沿着尾筒333中的侧壁334的内表面流动的燃烧气体沿着涡轮一级静叶片304SV的外表面流动而偏转。
与此同时，在冷却流路145中流动而将尾筒333冷却后的冷却空气从侧壁334的下游侧端部，沿着涡轮一级静叶片304SV的外表面流出。冷却空气沿着涡轮一级静叶片304SV的外表面呈薄膜状流动，对涡轮一级静叶片304SV进行冷却。
根据上述的结构，与第一实施方式等相比，能够减少涡轮一级静叶片304SV的个数。因此，能够抑制由作用在涡轮一级静叶片304SV与燃烧气体之间的摩擦等引起的燃烧气体的流速下降，从而能够抑制由其引起的损失的发生。
〔第五实施方式〕
接下来，参照图8，说明本发明的第五实施方式。
本实施方式的燃气轮机的基本结构与第一实施方式相同，但燃烧器与涡轮部的连通结构不同于第一实施方式。因此，在本实施方式中，使用图8仅说明燃烧器与涡轮部的连通结构，而省略其他的结构要素等的说明。
图8是说明本实施方式的燃气轮机中的燃烧器与涡轮部的连通结构的局部放大图。
需要说明的是，对与第一实施方式相同的结构要素，标注相同符号而省略其说明。
如图8所示，本实施方式的燃气轮机401的燃烧器403中，尾筒(筒体)433的侧壁434中的涡轮部404侧的端部(图8的下侧的端部)的形状与第一实施方式不同。
具体而言，如图8所示，在燃烧器403中的尾筒433的侧壁434设有偏转部435，该偏转部435使燃烧气体流向图8的左方向偏转。
偏转部435是侧壁434中的涡轮部404侧的端部，是与涡轮一级静叶片404SV相邻的部分。而且，偏转部435的截面形成为与涡轮一级静叶片404SV一起构成叶片形状的形状。
而且，燃烧气体流中的偏转部435的上游侧端部(图8的上侧端部)形成为与第四实施方式的涡轮一级静叶片304SV的前缘LE同等的位置。
如图8所示，在相邻的尾筒433之间设有冷却流路145，该冷却流路145沿着燃烧气体流动的方向(图8的上下方向)延伸，且供冷却空气等冷却流体(例如，由压缩机2压缩后的压缩空气)流动。冷却流路145还在相邻的侧壁434中的偏转部435之间沿着偏转部435延伸。
冷却流路145的端部向侧壁434的偏转部435中的下游侧的端部(图8的下侧的端部)敞开。
另一方面，如图8所示，在本实施方式的燃气轮机401的涡轮部404设有涡轮一级静叶片(涡轮静叶片)404SV。
涡轮一级静叶片404SV是与涡轮一级动叶片4RB一起构成涡轮级的构件，并与涡轮一级动叶片4RB一起借助向涡轮部404流入的燃烧气体而产生旋转驱动力。此外，涡轮一级静叶片404SV是在绕旋转轴5的同一圆周上等间隔地排列配置，且沿着径向(与图8的纸面垂直的方向)延伸配置的多个叶片。
涡轮一级静叶片404SV是配置在燃烧气体流的与偏转部435的下游侧端部(图8的下侧端部)对置的位置上的涡轮静叶片。
涡轮一级静叶片404SV与第一实施方式的涡轮一级静叶片4SV相比，截面积形成得小，与偏转部435一起构成叶片形状。
此外，涡轮一级静叶片404SV中的后缘TE配置在与第一实施方式等中的涡轮一级静叶片4SV的后缘TE相同的位置。
涡轮一级静叶片404SV不同于第一实施方式的涡轮一级静叶片4SV，在内部未形成供给冷却空气的腔室41和使冷却空气从腔室41向涡轮一级静叶片404SV的周围流出的冷却孔42。
另一方面，如图8所示，在涡轮一级静叶片404SV与偏转部435之间设有流出流路146，该流出流路146与冷却流路145连通，且使在冷却流路145中流动之后的冷却空气沿着涡轮一级静叶片404SV的外表面呈薄膜状流出。
流出流路146是从冷却流路145朝向偏转部435的外侧，向燃烧气体流的下游方向(图8的左下方向)延伸的细长的槽孔。
接下来，说明本实施方式的特征即从燃烧器403的出口到涡轮一级静叶片404SV为止的燃烧气体的流动。
需要说明的是，关于燃气轮机401的通常的运转，与第一实施方式相同，因此省略其说明。
如图8所示，燃烧气体从燃烧器403的尾筒433流出，向涡轮部404的涡轮一级静叶片404SV的叶片列流入。
具体而言，沿着尾筒433中的侧壁434的内表面流动的燃烧气体沿着侧壁434的偏转部435的内表面及涡轮一级静叶片404SV的外表面流动而偏转。
与此同时，在冷却流路145中流动而将尾筒433及偏转部435冷却后的冷却空气经由流出流路146，沿着涡轮一级静叶片404SV的外表面流出。冷却空气沿着涡轮一级静叶片404SV的外表面呈薄膜状流动，对涡轮一级静叶片404SV进行冷却。
根据上述的结构，侧壁434中的偏转部435的截面是与涡轮一级静叶片404SV一起构成叶片形状的形状，因此与未构成叶片形状的情况相比，能够有效地使燃烧气体的流动偏转。
〔第六实施方式〕
接下来，参照图9，说明本发明的第六实施方式。
本实施方式的燃气轮机的基本结构与第一实施方式相同，不过，燃烧器与涡轮部的连通结构不同于第一实施方式。由此，在本实施方式中，使用图9仅说明燃烧器与涡轮部的连通结构，省略其他的结构要素等的说明。
图9是说明本实施方式的燃气轮机中的燃烧器与涡轮部的连通结构的局部放大图。
需要说明的是，对与第一实施方式相同的结构要素标注相同符号而省略其说明。
如图9所示，本实施方式的燃气轮机501的燃烧器503中，尾筒(筒体)533的侧壁534中的涡轮部504侧的端部(图9的下侧的端部)的形状与第一实施方式不同。
具体而言，如图9所示，在燃烧器503的尾筒533的侧壁534设有偏转部535，该偏转部535使燃烧气体流向图9的左方向偏转。
偏转部535是侧壁534中的涡轮部504侧的端部，是与涡轮一级静叶片504SV相邻的部分。而且，偏转部535是使侧壁534直接偏转的部分，因此偏转部535的厚度方向的尺寸与偏转部535以外的侧壁534的厚度方向的尺寸相同。
而且，燃烧气体流中的偏转部535的上游侧端部(图9的上侧端部)形成为与第四实施方式的涡轮一级静叶片304SV的前缘LE同等的位置。
如图9所示，在相邻的尾筒533之间设有冷却流路145，该冷却流路145沿着燃烧气体流动的方向(图9的上下方向)延伸，且在内部供冷却空气等冷却流体流动。冷却流路145还在侧壁534中的偏转部535之间沿着偏转部535延伸。
冷却流路145的端部向侧壁534的偏转部535中的下游侧的端部(图9的下侧的端部)敞开。
另一方面，如图9所示，在本实施方式的燃气轮机501的涡轮部504设有涡轮一级静叶片(涡轮静叶片)504SV。
涡轮一级静叶片504SV是与涡轮一级动叶片4RB一起构成涡轮级的构件，并与涡轮一级动叶片4RB一起借助向涡轮部504流入的燃烧气体而产生旋转驱动力。此外，涡轮一级静叶片504SV是在绕旋转轴5的同一圆周上等间隔地排列配置，且沿着径向(与图9的纸面垂直的方向)延伸配置的多个叶片。
涡轮一级静叶片504SV是配置在燃烧气体流的与偏转部535的下游侧端部(图9的下侧端部)对置的位置上的涡轮静叶片。
涡轮一级静叶片504SV与涡轮一级静叶片4SV相比，截面积形成得小，涡轮一级静叶片504SV的厚度方向的尺寸在最大之处与偏转部535的厚度方向的尺寸相同。
此外，涡轮一级静叶片504SV中的后缘TE配置在与第一实施方式等中的涡轮一级静叶片4SV的后缘TE相同的位置。
涡轮一级静叶片504SV不同于涡轮一级静叶片4SV，在内部未形成供给冷却空气的腔室41和使冷却空气从腔室41向涡轮一级静叶片504SV的周围流出的冷却孔42。
另一方面，如图9所示，在涡轮一级静叶片504SV与偏转部535之间设有流出流路146，该流出流路146与偏转部535的冷却流路145连通，且使在冷却流路145中流动之后的冷却空气向涡轮一级静叶片504SV的周围流出。
流出流路146是从冷却流路145朝向偏转部535的外侧，向燃烧气体流的下游方向(图9的左下方向)延伸的贯通孔。
接下来，说明本实施方式的特征即从燃烧器503的出口到涡轮一级静叶片504SV为止的燃烧气体的流动。
需要说明的是，关于燃气轮机501的通常的运转，与第一实施方式相同，因此省略其说明。
如图9所示，燃烧气体从燃烧器503的尾筒533流出，向涡轮部504的涡轮一级静叶片504SV的叶片列流入。
具体而言，沿着尾筒533中的侧壁534的内表面流动的燃烧气体沿着侧壁534的偏转部535的内表面及涡轮一级静叶片504SV的外表面流动而偏转。
与此同时，在冷却流路145中流动而将尾筒533及偏转部535冷却后的冷却空气经由流出流路146，沿着涡轮一级静叶片504SV的外表面流出。冷却空气沿着涡轮一级静叶片504SV的外表面呈薄膜状流动，对涡轮一级静叶片504SV进行冷却。
需要说明的是，本发明的技术范围并未限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够施加各种变更。
例如，并未将本发明限定为适用于上述的实施方式，也可以适用于将上述的实施方式适当组合而成的实施方式，并未特别限定。
【符号说明】
1、101、201、301、401、501 燃气轮机
2 压缩机
3、103、203、303、403、503 燃烧器
4、104、204、304、404、504 涡轮部
5 旋转轴
32 燃料喷嘴
33、133、233、433、533 尾筒(筒体)
34、134、234、334 侧壁
4SV、104SV、204SV、304SV、404SV、504SV 涡轮一级静叶片(涡轮静叶片)
4RB 涡轮一级动叶片(涡轮动叶片)
42 冷却孔
LE 前缘

Claims (6)

1.一种燃烧器与涡轮部的连通结构，
该燃烧器在绕旋转轴而相邻配置的多个筒体的内部，使从压缩机供给的压缩空气与从燃料喷嘴供给的燃料混合并燃烧，由此产生燃烧气体，
该涡轮部使所述燃烧气体依次通过由绕所述旋转轴配置的多个涡轮静叶片及涡轮动叶片所构成的涡轮级，由此产生旋转驱动力，其中，
所述涡轮静叶片中的、最接近所述燃烧器的涡轮一级静叶片的至少一部分配置在相邻的一筒体及另一筒体中的侧壁的下游，并且，
从配置在所述侧壁的下游的涡轮一级静叶片的前缘到所述侧壁中的涡轮部侧的端部的距离为从所述一筒体的侧壁中的内表面到所述另一筒体的侧壁中的内表面的间隔以下，
为了使所述侧壁的内表面和配置在所述侧壁的下游的涡轮一级静叶片的外表面成为平滑相连的形状，所述侧壁以朝向配置在所述下游的涡轮一级静叶片而所述侧壁的宽度变宽的方式形成。
2.根据权利要求1所述的燃烧器与涡轮部的连通结构，其中，
与配置在所述侧壁的下游以外的涡轮一级静叶片相比，
在配置在所述侧壁的下游的涡轮一级静叶片中，使所述涡轮一级静叶片的冷却中使用的冷却流体向所述涡轮一级静叶片的周围流出的冷却孔的个数少。
3.根据权利要求1所述的燃烧器与涡轮部的连通结构，其中，
在所述一筒体中的侧壁与所述另一筒体中的侧壁之间的间隙流动有对所述侧壁进行冷却的冷却流体，
对所述侧壁进行了冷却后的冷却流体从所述侧壁的下游侧的端部沿着配置在所述侧壁的下游的涡轮一级静叶片的周围流动。
4.一种燃烧器与涡轮部的连通结构，
该燃烧器在绕旋转轴而相邻配置的多个筒体的内部，使从压缩机供给的压缩空气与从燃料喷嘴供给的燃料混合并燃烧，由此产生燃烧气体，
该涡轮部使所述燃烧气体依次通过由绕所述旋转轴配置的多个涡轮静叶片及涡轮动叶片所构成的涡轮级，由此产生旋转驱动力，其中，
所述涡轮静叶片中的、最接近所述燃烧器的涡轮一级静叶片的至少一部分配置在相邻的一筒体及另一筒体中的侧壁的下游，并且，
从配置在所述侧壁的下游的涡轮一级静叶片的前缘到所述侧壁中的涡轮部侧的端部的距离为从所述一筒体的侧壁中的内表面到所述另一筒体的侧壁中的内表面的间隔以下，
在所述侧壁中的下游侧的端部设有向所述涡轮一级静叶片使所述燃烧气体偏转的方向偏转的偏转部，
在所述相邻的一筒体及另一筒体中的侧壁的下游配置的涡轮一级静叶片的厚度方向的尺寸在最大之处与所述偏转部的厚度方向的尺寸相同。
5.根据权利要求4所述的燃烧器与涡轮部的连通结构，其中，
所述侧壁中的偏转的部分在剖视下，与配置在所述侧壁的下游的涡轮一级静叶片一起形成叶片形状。
6.一种燃气轮机，设有：
对空气进行压缩的压缩机；
使从该压缩机供给的压缩空气与从燃料喷嘴供给的燃料混合并燃烧，从而产生燃烧气体的燃烧器；
将所述燃烧气体所具有的能量的一部分转换成旋转驱动力的涡轮部；
将所述旋转驱动力从所述涡轮部向所述压缩机传递的旋转轴，
其中，
具有权利要求1至5中任一项所述的燃烧器与涡轮部的连通结构。
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